一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法与流程

本发明属于硅单晶生产，尤其是涉及一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法。

背景技术：

1、现有技术中，掺镓单晶相比掺硼单晶具有低光衰的优势，推动了市场对掺镓单晶的需求，但由于ga的分凝系数极小(ga：0.008，b：0.8)，同样的棒长下，电阻率分布更加宽泛。

2、掺镓单晶由于镓单质在硅中的分凝系数小，为满足客户对掺镓产品电阻率的需求，当期行业内均采取降低掺镓单晶拉棒长度的措施，减少降档品的产生；掺镓产品入档长度较掺硼入档长度降低30％，会导致企业制造成本增加。

3、现有技术中强调持续性补偿拉制，会导致生产单晶硅中杂质浓度积累较多，多颗次拉制积累浓度对客户端产品品质造成负面影响。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法，在掺镓单晶拉制过程中，进行磷元素的掺杂，以控制单晶轴向电阻率的衰减；其中，掺杂方式为：

3、当单晶拉制到第一掺杂长度时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂；

4、或，当坩埚内剩料重量达到第一掺杂重量时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂；

5、或，当单晶轴向电阻率变化量达到第一掺杂电阻率的变化量时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂。

6、进一步的，第一掺杂长度为0-50m。

7、进一步的，当单晶拉制到第二掺杂长度时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，第二掺杂长度为0-50m。

8、进一步的，第一掺杂重量为0-100kg。

9、进一步的，当坩埚内剩料达到第二掺杂重量时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，第二掺杂重量为0-100kg。

10、进一步的，第一掺杂电阻率的变化量为0-20ω·cm/m。

11、进一步的，当单晶轴向电阻率变化量达到第二掺杂电阻率的变化量时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，第二掺杂电阻率的变化量为0-20ω·cm/m。

12、进一步的，含磷元素的气体的流量为0-500l/min。

13、进一步的，含磷元素的固体的重量为0-100kg。

14、进一步的，含磷元素气体为磷烷气体或磷烷与氩气的混合气体，含磷元素固体为磷合金或磷单质。

15、由于采用上述技术方案，在掺镓单晶在拉制的过程中，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体的掺杂，使得制备的单晶具有镓和磷，可以在单晶的任一拉制长度时进行含磷元素的气体或含磷元素的固体的掺杂，或者，在坩埚内剩料重量为任一重量时进行含磷元素的气体或含磷元素的固体的掺杂，或者在单晶的任一轴向电阻率变化量时进行含磷元素的气体或含磷元素的固体的掺杂，降低晶体中杂质浓度，同时可针对客户需求提供不同电阻率占比范围的产品；含磷元素的气体或固体在掺杂的过程中非持续性，避免硅单晶沿着头部至尾部方向磷含量杂质浓度累计增加而造成客户产品表现差；可以针对客户需求，拉制不同电阻率区间的硅产品，实现在硅单晶生产过程中阶段性补掺杂质，增加单晶棒长，提高生产效率。

技术特征：

1.一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：在掺镓单晶拉制过程中，进行磷元素的掺杂，以控制单晶轴向电阻率的衰减；其中，掺杂方式为：

2.根据权利要求1所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述第一掺杂长度为0-50m。

3.根据权利要求2所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：当单晶拉制到第二掺杂长度时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，所述第二掺杂长度为0-50m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述第一掺杂重量为0-100kg。

5.根据权利要求4所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：当坩埚内剩料达到第二掺杂重量时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，所述第二掺杂重量为0-100kg。

6.根据权利要求1-3和5任一项所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述第一掺杂电阻率的变化量为0-20ω·cm/m。

7.根据权利要求6所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：当单晶轴向电阻率变化量达到第二掺杂电阻率的变化量时，停止进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂，所述第二掺杂电阻率的变化量为0-20ω·cm/m。

8.根据权利要求1-3任一项所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述含磷元素的气体的流量为0-500l/min。

9.根据权利要求8所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述含磷元素的固体的重量为0-100kg。

10.根据权利要求1所述的提高掺镓单晶拉制棒长的方法，其特征在于：所述含磷元素气体为磷烷气体或磷烷与氩气的混合气体，所述含磷元素固体为磷合金或磷单质。

技术总结
本发明提供一种提高掺镓单晶拉制棒长的方法，在掺镓单晶拉制过程中，进行磷元素的掺杂，以控制单晶轴向电阻率的衰减；其中，掺杂方式为：当单晶拉制到第一掺杂长度时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂；或，当坩埚内剩料重量达到第一掺杂重量时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂；或，当单晶轴向电阻率变化量达到第一掺杂电阻率的变化量时，进行含磷元素的气体或含磷元素的固体进行掺杂。本发明的有益效果是降低晶体中杂质浓度，同时可针对客户需求提供不同电阻率占比范围的产品；含磷元素的气体或固体在掺杂的过程中非持续性，避免硅单晶沿着头部至尾部方向磷含量杂质浓度累计增加，增加单晶棒长。

技术研发人员：高利强,杨志,钟旭
受保护的技术使用者：内蒙古中环晶体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5